定性仿真理論及其應(yīng)用(下)

　　2.3 醫(yī)藥和醫(yī)療診斷

　　人工智能中的專家系統(tǒng)，尤其是醫(yī)療專家系統(tǒng)，為人工智能的振興起了推波助瀾的作用。而定性仿真在醫(yī)療專家系統(tǒng)的應(yīng)用方面也很活躍。

　　Bratko.I將定性推理應(yīng)用在心電圖的識(shí)別上[8]， 目的在于根據(jù)心電圖辨識(shí)心律，判斷病癥。定性模型用來(lái)產(chǎn)生心臟工作狀況，規(guī)則歸納系統(tǒng)用于產(chǎn)生診斷規(guī)則庫(kù)。他給出了心電圖詮釋系統(tǒng)-KARDIO，澳大利亞的Telectronics公司已將此系統(tǒng)的部分成果應(yīng)用于他們的心臟病診治系統(tǒng)Intelligent Pacemaker中。

　　Kuipers和Kassier給出了QSIM理論的定性推理和模型簡(jiǎn)化方法[9]，并給出了在醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)中的具體應(yīng)用過(guò)程。該系統(tǒng)可以對(duì)腎臟的水份、鹽份平衡過(guò)程進(jìn)行仿真，作為腎炎綜合診治系統(tǒng)的輔助分析工具。

　　2.4社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域

　　定性推理由于其處理不完全知識(shí)及模糊數(shù)據(jù)的突出能力，一直在社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)、商業(yè)流通等領(lǐng)域的研究上占有重要位置。

　　Daniels.HAM，F(xiàn)eelders.AJ給出了一個(gè)商業(yè)行為分析定性仿真模型[10]。作為例子，他們對(duì)某個(gè)公司的銷售量、商品價(jià)格、資金狀況進(jìn)行建模，分析其商業(yè)行為的變化，如為什么廣告量的減少會(huì)帶來(lái)銷售量的下降，什么原因?qū)е鹿举Y產(chǎn)減少，是否存在經(jīng)營(yíng)危機(jī)等。對(duì)于銀行貸款之前的商業(yè)調(diào)查，該模型具有廣闊的應(yīng)用前景，荷蘭的AMRO銀行正在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深入的研究工作。

　　美國(guó)的Farley.A，Lin.KB使用QSIM算法，研究市場(chǎng)預(yù)測(cè)的定性仿真模型，即當(dāng)市場(chǎng)需求、供給、價(jià)格等諸因素變動(dòng)時(shí)，預(yù)測(cè)可能引起的市場(chǎng)變化[11]。

　　3 定性仿真的發(fā)展方向

　　定性仿真目前仍然是新興的研究領(lǐng)域，很多基礎(chǔ)性的理論工作尚待完善和突破，因此該領(lǐng)域的發(fā)展前景十分廣闊。對(duì)于定性仿真理論，概括來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)發(fā)展方向：

　　(1)采用定量與定性結(jié)合的仿真方法

　　由于定性模型中包含系統(tǒng)的不完全知識(shí)，定性仿真會(huì)產(chǎn)生一些虛假和二義的多余行為，當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)很復(fù)雜時(shí)，定性仿真產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的多余行為，如何有效地減少定性仿真產(chǎn)生的行為數(shù)，成為當(dāng)今定性推理研究的主題。很多研究者紛紛采用定量與定性結(jié)合的仿真方法。在定性仿真中加入相當(dāng)?shù)亩恐R(shí)，將定量與定性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，將大大減少系統(tǒng)的預(yù)測(cè)行為數(shù)，增強(qiáng)定性仿真的生命力。

　　(2)采用模型分解方法

　　定性仿真走向應(yīng)用時(shí)，往往涉及到規(guī)模較大的系統(tǒng)，即使省略某些細(xì)節(jié)，模型仍是非常復(fù)雜的。所以，定性理論中，必須有處理這種復(fù)雜性的手段。

　　模型分解方法將系統(tǒng)模型分為若干部分，稱為部件(component)，系統(tǒng)的聯(lián)系緊密的變量將集中在一個(gè)部件中，并為部件建立狀態(tài)，系統(tǒng)的描述將以這種狀態(tài)為單位，若需要不同部分的變量的事件對(duì)應(yīng)性，可以通過(guò)不同部分之間的連接來(lái)產(chǎn)生。并且，仿真算法上也作了相應(yīng)的變動(dòng)，以局部的部件描述為基礎(chǔ)的仿真取代了以全局狀態(tài)為基礎(chǔ)的定性仿真算法。大大提高了模型建立工作的效率和準(zhǔn)確性，并降低了仿真的時(shí)間和空間運(yùn)行代價(jià)。

　　(3)采用并行定性仿真方法

　　當(dāng)前定性仿真在減少冗余或虛假行為的研究上取得了很大進(jìn)展，但同時(shí)也帶來(lái)了一些始料未及的副作用：定性與定量知識(shí)的結(jié)合，使知識(shí)的表示和推理機(jī)制復(fù)雜化，數(shù)據(jù)量明顯增加;由于信息不完備，系統(tǒng)的搜索空間增大，使得定性仿真在一定的情況下比定量仿真的速度更慢;再者隨著定性仿真逐漸走向應(yīng)用，參數(shù)數(shù)量的增長(zhǎng)使問(wèn)題的規(guī)模成指數(shù)增長(zhǎng)，仿真的速度也明顯下降。并行定性仿真能較大幅度地提高定性仿真的效率，因此成為一個(gè)新興的發(fā)展方向。

　　鑒于定性仿真技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)及巨大的實(shí)用價(jià)值，許多學(xué)者紛紛投入到該領(lǐng)域的研究中，各國(guó)政府部門及研究機(jī)構(gòu)在研究經(jīng)費(fèi)等方面大力扶助，我們有理由相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)定性仿真研究會(huì)取得更大的進(jìn)展。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　de Kleer J,Brown J S.A Qualitative Physics Based On Confluence.Artif Intell ,1983,59:7-15.

　　Forbus K D.Qualitative Process Theory.Artilf Intell,1984,24:85-168.

　　Kuipers B J.Qualitative Simulation.Artilf Intel,1986,29:289-338.

　　Shen,Q.and Leitch,R.Fuzzy Qualitative Simulation.IEEE Trans. on Systems,Man,and Cybernetics 23(4),1993,

　　pp.1038-1061.

　　5 Leitch R,Freitag H,Struss P,Tornielle G.ARTIST: A Methodological Approach to Specifying Model

　　Based Diagnostic Systems.Intellegent Automation Laboratory,Heriot-Watt University,Edin-burgh & Advanced

　　Reasoning Methods. Siemens AG,Munich,Germany & Artificial Intelligence Section.

　　CISE S.p.a.,Segrat,Milano,Italy (Milan Applications Conference, October,1991).

　　Milne R.On-Line Diagnostic Expert System For Gas Turbines.Intelligent Applications Ltd,Scotland,4th

　　International Profitbal Condition Monitoring Conference Stratford-upon-Avon,UK,1992.

　　Dague Ph,Raiman O,Deves Ph.Trouble-shooting: When Modeling is the Trouble.IBM Scientific Center ,Paris ,

　　France & Electronique Serge Dassault,France,1987.

　　8 Bratko I,Mozetic I,Lavrac N.KARDIO:A Study in Deep and Qualitative Knowledge for Expert Systems.MIT

　　Press,1989.

　　9 Kuiper B J.Qualitative Reasoning--Modeling & Simulation with Incomplete Knowledge.MIT Press,1994.

　　10 Daniels HAM,Feelders AJ.Model-Based Diagnosis of Business Peformance.Tilburg University,Institute for

　　Language Technology and AI,Netherlands,1990.

　　11 Farley A,Lin KP.Qualitative Reasoning in Microeconomics: An Example.Computer Science Dept, University of

　　Oregon,USA.& Economics Department, Protland State University,Oregon,USA,1991. 

史老師